Mitochondrien-Genom mutiert bei Reprogrammierung

Foto: Tabelle mit Daten über den Versuch

Mutationen im Mitochondrien-Ge-
nom von iPS-Zellen;
© MPI für molekulare Genetik

Doch bergen die vielversprechenden Zellen auch Gefahren: Während der Umprogrammierung der Körperzellen können krankheitsauslösende Mutationen auftreten. Eine Zusammenarbeit zwischen zwei Arbeitsgruppen am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin hat nun im Mitochondrien-Genom von iPS-Zellen nach Mutationen gefahndet. Die Arbeitsgruppe von James Adjaye hat kürzlich herausgefunden, dass sich die Mitochondrien im Zuge der Reprogrammierung verjüngen.

Jetzt konnten zwei Arbeitsgruppen am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin in Zusammenarbeit mit der Next Generation Sequencing-Arbeitsgruppe von Bernd Timmermann zeigen, dass bei allen reprogrammierten Zellen genetische Veränderungen im Mitochondrien-Genom vorhanden sind, die in den Ursprungszellen nicht vorhanden waren. Das Ausmaß der Mutationen variierte dabei stark zwischen den einzelnen überprüften iPS-Zellinien. Die Veränderungen betrafen in allen Fällen einzelne Buchstaben im genetischen Code.

„Während der Reprogrammierung wird die mitochondriale Erbsubstanz nach dem Zufallsprinzip neu geordnet“, erklärt James Adjaye. „Dabei können Zelllinien entstehen, die krankheitsauslösende Mutationen in sich tragen. Genetische Veränderungen im Mitochondrien-Genom sind beispielsweise für verschiedene Stoffwechselstörungen, Nervenerkrankungen, Tumore oder Abstoßungsreaktionen nach einer Transplantation verantwortlich. Zelllinien, die für eine klinische Anwendung vorgesehen sind, sollten daher unbedingt auf solche Mutationen getestet werden“, so seine Meinung.

Für ihre Studie haben die Wissenschaftler iPS-Zellen aus menschlichen Hautzellen (Fibroblasten) hergestellt. Dabei haben sie nach einem Standardverfahren Viren als Vehikel benutzt, um bestimmte Steuerungsgene in die Körperzellen einzuschleusen. Diese Gene, die normalerweise nur im Embryo aktiv sind, versetzen die Zelle in ihren Urzustand zurück. Sie gewinnt somit das Potenzial, in fast alle Zelltypen des menschlichen Körpers auszudifferenzieren, wird also pluripotent.

Wie die Forscher herausfanden, hatten die beobachteten mitochondrialen Mutationen keine Auswirkungen auf das Ergebnis dieses Reprogrammierungs-Vorgangs: Die reprogrammierten iPS-Zelllinien verhielten sich wie normale embryonale Stammzellen, ihr Stoffwechsel schien nicht beeinträchtigt.

MEDICA.de; Quelle: Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.